以操作技能为核心的高职PLC实训课题的开发研究

李 智,杨 洁,张雅婕

(武汉工程职业技术学院,武汉 430080)

以操作技能为核心的高职PLC实训课题的开发研究

李 智,杨 洁,张雅婕

(武汉工程职业技术学院,武汉 430080)

实训教学是高职教育中提高学生职业技能和职业素质培养的最重要环节。可编程控制器(PLC)应用技术作为高职机电相关专业的一门重要专业课程，结合其实践性强的课程特点和高职人才培养目标，通过以操作技能为核心的高职PLC实训课题的开发过程的研究，不仅对提高该专业学生的操作技能具有现实意义，同时也是培养符合国家职业标准和企业需求的高素质技术技能型人才队伍的必要条件。

操作技能；高职教育；PLC；实训课题

0 引 言

可编程序控制器(PLC)广泛应用于交通、冶金、机械制造业及工业自动化控制等方面，已成为当代工业自动化控制的重要设备，而PLC技术则是工业自动化控制的核心技术之一[1]。PLC 应用技术课程已成为高职院校电气自动化、机电一体化等机电相关专业的一门专业核心课程。作为一门实践性很强的课程，开发合适的实训教学课题，以提高学生的操作技能水平，已成为提高PLC应用技术课程教学质量的重要环节。

1 高职PLC教学的现状

目前，高职院校机电相关专业均开设有PLC应用技术这门课程。但由于PLC实验(训)台价格不菲，导致PLC教学多采用以理论教学为主，仿真演示为辅的教学模式。通常，理论教学主要讲授的内容基本是按照教材的章节体系介绍可编程控制器的构成、工作原理、基本指令、程序编写及其应用设计等内容。实验教学一般是通过软件仿真完成，有条件的院校则是在实验台上完成简单程序的编写和外部接线。该课程的考核方式多采用课程设计的形式，要求学生编写典型的控制程序。

但是，这种教学模式最大的缺点就是没有突现高职教育的核心——职业技能。因为在这种教学模式下学生的操作技能没有得到锻炼，因此，开发出能结合PLC的实用性和应用性并突出高职教育特色的操作技能实训课题已成为培养适应当前社会经济及科学技术发展的应用型人才的高职教育教学改革的一个重点课题。

2 以操作技能为核心的实训课题的开发

为了使PLC教学摆脱传统的教学模式和收效甚微的教学效果，很多PLC课程教学工作者都花费了大量的精力进行课程改革。虽然“任务驱动法”、“模块化教学”、“教学做一体化”等很多教学方法和模式都应用到了PLC教学中，但是要想取得较为满意的教学效果其关键在于要开发出合适的课题对学生进行训练，以提高学生的操作技能水平。

2.1 操作技能的含义

操作技能是指按一定的技术要求完成操作程序的能力，在职业教学中就是指运用所学专业知识进行严格训练，熟练而准确地完成特定任务的能力，而这种训练就是所谓的操作技能实训[2]。因为职业学院的学生培养主要目的不是为了科学研究，而是去企业参加工作，作为职业化培养的重要环节，操作技能实训给学生提供了一个接近企业的实际操作环境和实现与企业无缝对接的训练平台。

2.2 实训课题的定位

目前，高职院校理工科高考的分数线普遍不高，对该层次的学生教学模式和教学方法一定要因材施教，在知识与技能的传授过程中，要以技能为主，理论知识为技能服务。实训课题要包含一定教学内容，并结合PLC的实用性和应用性，尽可能接近工作过程，以激发学生学习的兴趣与创造欲望。

2.3 调 研

高职院校电气自动化、机电一体化等机电相关专业毕业生主要从事机电设备生产、安装、调试、维护、销售和运行管理等相关岗位。尤其是进入冶金、机电行业成为电气维护人员的毕业生，对PLC技术的掌握程度直接决定了电气维护水平的高低。根据就业单位的反馈，大多数刚上岗的毕业生对PLC的应用还停留在实验水平，只能凭借师傅教徒弟的经验处理一些简单的故障。但是，对于PLC的工作原理以及如何通过程序控制外围设备实现生产工艺却知之甚少。一旦故障出现，不能及时分析和排除故障，这将严重影响生产。

因此，调研是开发具有针对性课题的依据和基础，调研主要有以下几个方面：

(1)深入了解冶金、机电行业对电气类岗位人员需求，尤其是对于高职电气自动化、机电一体化专业毕业生岗前技能需求，即从行业需求转换到职业技能的调研。

(2)对电气自动化及相关专业毕业生就业单位跟踪回访，掌握企业所需的第一手资料。尤其对毕业生和所在单位的电气技术人员、培训负责人等相关人员进行访问或书面调查，了解新上岗高职毕业生的技术水平以及与电气控制类岗位技术要求之间存在的差距，即从岗位需求转换到操作技能的调研。

(3)了解冶金、机电行业电气控制主流设备和生产工艺。

(4)收集现场有关PLC电气控制经常遇到的故障和技术问题。

2.4 课题开发

根据调研收集到的信息，制定以操作技能为核心的高职PLC实训课题的开发方案，并按调研、论证、设计、开发、实践和反馈这一流程，开发一系列从易到难循序渐进的技能操作实训课题。

2.4.1 确定训练目标

在深入调研的基础上，确定训练目标。首先是知识目标：熟悉PLC的编程环境和指令系统，能完成简单程序的编写、输入和调试，并能完成逻辑结果的观测、记录和PLC程序的逻辑分析。在此基础上进一步达到能力目标，即通过较为复杂的实训课题使学生逐步理解和学会PLC电气图的绘制、输入/输出信号的编址规则、软元件的监视和程序的调试技巧等。最后，通过综合实训课题模拟真实的生产环境实现素质目标，即学会工艺分析，将工艺需求转换成对PLC电气控制系统的控制要求。

图1 课题开发流程图

2.4.2 制定训练模块

高职学生的操作技能的形成不是独立的、单一的实训课题所能完成的，课题之间必须要有内在的联系并符合课程自身的特点和学习者的认知规律。根据训练目标，可以设置以下几个操作技能实训课题模块：

(1)基本指令、定时器、计数器的应用；

(2)PLC开关量I/O模块的实际应用；

(3)常见的简单故障分析与排除；

(4)PLC模拟量I/O模块的实际应用；

(5)PLC与变频器的综合应用；

(6)工业控制网络及PLC通信；

(7)综合性故障的分析与处理。

2.4.3 课题设计

在开发每个课题时，必须遵循以下几个重要原则。首先，开发的技能操作训练课题要具有针对性。以7个模块为主题并结合冶金、机电行业生产特点及现场工艺为背景，提出具体控制要求。这样，才能区别很多书本中为了讲解指令而脱离实际的纯粹编程，并能保证所开发的课题具有针对性以达到较好的技能操作训练的效果。其次，开发的课题要具有技能操作性。按照PLC电气控制系统设计的步骤，学生在完成所开发的训练课题时，需要经过分析控制要求、完成I/O地址分配、外部硬件接线、程序编写和系统通电调试5个步骤。这样才能突破传统的理论教学和实验验证，真正提高学员的操作技能。最后，开发的课题要具有可行性。冶金、机电行业生产现场工艺复杂、被控设备繁多，要结合现有的实训条件将控制工艺进行简化或模拟替代，使得开发的课题既能将实训设备物尽所用又能贴近现场。

2.4.4 课题评估

由授课教师将开发出的课题在设备上安装并调试，在调试过程中不断修改课题中不足之处，使得课题在难易程度、知识点的覆盖面以及与实际的紧密性上都尽可能的满足教学需求。

2.4.5 课题应用及考核

以课题为单元，运用任务驱动教学法，将开发的课题应用于实训教学中，并对每个课题学生完成的情况做好记录，建立突出能力本位，强调工作过程，融入职业综合素质的考核体系。该考核体系依据工作任务的专业能力考核标准，对实施过程进行考核，包括制定工作计划、工具使用、操作技能、展示交流、实训报告等考核点[3]。

2.4.6 应用反馈及课题完善

收集每届学生所学知识与现岗位技术需求的吻合度以及厂方的满意度。通过每届学生和厂方两方面的反馈信息，不断修改和完善开发的技能操作训练课题，使之更贴近生产实际，让学生在学校的实训与工厂的实际情况基本吻合，帮助学生提高职业技能和职业素养。

3 操作技能实训课题小结

高职教育要以社会需求为目标，以就业为导向，坚持培养面向生产建设、管理和服务第一线需要的，实践技能强、具有良好职业道德的较高素质的技术应用型人才[4]。采用以调研、设计、论证、制作、实施和反馈为一体的循环开发过程，运用任务驱动法和教学做一体化实训方法，是推进和发展职业技能培训和提高学生操作技能的有效方法[5]。以操作技能为核心的实训课题在实践应用中得到了良好的教学效果和师生、厂矿的肯定。主要体现在以下几个方面：

(1)提升职业素质和职业技能。通过开发具有工程背景的技能操作训练课题，学生可以从中学会工艺分析并将工艺需求按照PLC电气控制系统的设计要求和步骤完成每个课题。每一个课题都是一个完整的小型控制系统，学生在完成课题时需要从信号传感检测、PLC处理控制直至输出驱动外部设备整个系统的设计角度去动手实施。通过课题实训，可以使学生对电气自动化专业的课程体系以及其他专业课程，如自动检测、电机与拖动等有更深刻的认识。

(2)服务高素质技术技能型人才队伍建设。高职毕业生是技能型应用人才队伍中的主要组成部分，所开发的技能操作训练课题是打造符合国家职业标准高技能人才队伍的必要条件，也是高职院校服务社会和企业的具体体现。

(3)打造一流实训师资。教师必须通过调研，在了解当今主流电气控制设备、电气类维护人员技术要求的基础上开发课题。同时，教师自身必须熟练掌握PLC控制技术，才能开发出具有针对性的操作技能实训课题。

培养具有较高职业素质和职业技能，能主动适应市场的高技能人才是职业教育的发展趋势。虽然，现已开发的操作技能实训课题还不够丰富和完善，但它是实现这一目标值得推广的好方法。

[1]廖常初．S7-300/400 PLC应用技术[M]．北京:机械工业出版社,2005.

[2]胡新阳．论职业教育操作技能的形成[J]．沈阳教育学院学报,2010,12(2):105-107．

[3]赵瑞林．基于工学结合模式的PLC实践课程教学建设研究[J]．价值工程,2011,(15):265-267．

[4]姜大源．高等职业教育的定位[J]．武汉职业技术学院学报,2008,(2):5-8．

[5]李旭海,陈西青．基于校企合作的职业技能“培训包”开发研究[J]．黑龙江教育学院学报，2011，30(6)：79-80．

The Development and Research on PLC Higher Vocational Training Subject to Operational Skills as the Core

LI Zhi,YANG Jie,ZHANG Ya-Jie

(Wuhan Engineering Institute,Wuhan 430080,China)

Practical teaching is the most important link in the cultivation of students’ professional skills and professional quality in higher vocational education. Programmable logic controller (PLC) application technology as an important professional course in mechanical and electrical engineering. With the characteristics of its highly practical courses and higher vocational talents training target, development and research on PLC higher vocational training subject to operational skills as the core, not only has practical significance to improve the students’ operational skills, the necessary condition is also culture conforms to the national occupational standard and enterprise demand for high skilled talents.

operational skills;higher vocational education ; PLC; training subject

2014-05-01

2013年武汉市属高校教学研究项目(2013198)

李 智(1980-)，男，湖北武汉人，讲师，硕士，E-mail：30106974@qq.com。

G718.5

A ?

10.3969/j.issn.1671-234X.2014.03.013

1671-234X(2014)03-0061-03